等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，包括多光路會聚裝置和用于帶動所述多光路會聚裝置在空間進(jìn)行六自由度移動的空間位置調(diào)節(jié)裝置，所述多光路會聚裝置包括連接機構(gòu)、相機和兩個光路成像通道，兩個所述光路成像通道均通過所述連接機構(gòu)與所述空間位置調(diào)節(jié)裝置連接，兩個所述光路成像通道的進(jìn)光端分別對準(zhǔn)熔池的正、反面，其出光端將接收到的兩路光會聚于所述相機。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例提供的視覺傳感器實現(xiàn)單相機同時拍攝熔池正、背面圖像信息，提高了焊接圖像信息處理的效率，也可直觀進(jìn)行正、背面熔池的對比。此外，所述視覺傳感器成本低，信息處理效率高，空間可調(diào)范圍大，裝配簡潔，并可實現(xiàn)與焊槍靈活裝配。
【專利說明】等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種焊接輔助裝置，尤其是一種用于焊接熔池圖像采集的多光路視覺傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]穿孔等離子弧焊接工藝具有適應(yīng)性強、對接頭裝配精度要求低的特點，屬低成本、高效的焊接工藝。焊縫熱影響區(qū)窄，工件變形及殘余應(yīng)力小，接頭內(nèi)部缺陷降低，因此具有更好的工藝焊接性和廣闊的應(yīng)用前景。等離子弧形成高溫、高速(300 - 2000m/s)的離子流，使得焊接材料能熔化并結(jié)合在一起。當(dāng)?shù)入x子弧能量密度達(dá)到一定程度即沉積速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于借助工件熱傳導(dǎo)損失的速率時，巨大沖擊力和高能量(19-1OkiWAi2)的等離子流就能夠穿透工件的熔池區(qū)域并形成一個穿透小孔。穿透等離子弧會在背面形成一個長長的尾焰。當(dāng)焊槍移動時，伴隨形成的小孔也在移動，這會引起小孔周圍液態(tài)金屬流向后方區(qū)域使其重新凝固形成焊縫，最終達(dá)到焊接工件的目的。
[0003]目前對于變極性等離子弧焊接小孔行為、熔池信息特征智能表征以及穩(wěn)定成型控制研究一直是該領(lǐng)域具有挑戰(zhàn)性的難題之一。依靠視覺進(jìn)行直觀獲取熔池信息是比較理想的研究方向。然而由于穿孔型等離子焊槍的特殊設(shè)計使得拍攝其熔池信息比較困難。這是因為要保證等離子弧實現(xiàn)厚板穿孔焊接成形和穩(wěn)定性，焊槍與工件的距離不能太遠(yuǎn)(一般在之間)，而較大的槍頭又遮擋了原本孔徑很小的等離子??；同時，穿孔后背面的尾焰較長(約40mm)，鏡頭太近會造成傳感器的損壞。這也增加了獲取正面與背面熔池圖像的難度。通常對等離子弧焊的熔池及小孔研究都是從單面開展的。其中正面熔池拍攝大多只是獲得不完整熔池圖像，更多的研究是選擇從便于獲取的背面進(jìn)行拍攝及分析。但單面的研究并不能反映焊接質(zhì)量的整體的效果。有少數(shù)研究雙面的只能依靠使用兩個視覺傳感器進(jìn)行分別拍攝，但拍攝效果也不理想。一是視覺傳感器與焊槍并不同步，這樣拍攝熔池會隨著焊槍移動發(fā)生變化，不利于進(jìn)行細(xì)致準(zhǔn)確研究，二是用多個傳感器使得焊接前期準(zhǔn)備繁瑣，對焦、更換減光片和濾光片等消耗很長時間，拍攝的對比性不準(zhǔn)確。因此設(shè)計一個空間可調(diào)范圍大，依靠適當(dāng)空間位置調(diào)節(jié)實現(xiàn)同時獲取雙面焊接視覺信號的傳感器裝置是研究等離子弧焊接工藝的有利保障。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種用于獲取雙面焊接視覺信號的視覺傳感器裝置，用以解決等離子弧焊接中正面空間狹窄不易拍攝，以及雙面熔池采集中不能保證隨焊槍同時移動的技術(shù)問題。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，包括多光路會聚裝置和空間位置調(diào)節(jié)裝置，所述空間位置調(diào)節(jié)裝置用于帶動所述多光路會聚裝置在空間進(jìn)行六自由度移動，所述多光路會聚裝置包括連接機構(gòu)、相機和兩個光路成像通道，兩個所述光路成像通道均設(shè)置在所述連接機構(gòu)上，并通過所述連接機構(gòu)與所述空間位置調(diào)節(jié)裝置連接，兩個所述光路成像通道的進(jìn)光端分別對準(zhǔn)熔池的正、背面，其出光端將接收到的兩路光會聚于所述相機。
[0006]進(jìn)一步地，兩個所述光路成像通道對稱設(shè)置，每一個所述光路成像通道均包括一個L型空心方筒，兩個所述L型空心方筒的出光端相對設(shè)置。
[0007]進(jìn)一步地，所述多光路會聚裝置還包括三棱柱體，所述三棱柱體設(shè)置于兩個所述光路成像通道的出光端之間，所述三棱柱體的橫截面為等腰直角三角形，其兩腰部設(shè)置有對稱的第一反光鏡和第二反光鏡，從兩個所述光路成像通道分別出射至所述第一反光鏡和第二反光鏡上的兩路光線在反射后會聚于所述相機。
[0008]進(jìn)一步地，所述連接機構(gòu)為一中空設(shè)置的套筒結(jié)構(gòu)，所述套筒結(jié)構(gòu)的一側(cè)與所述空間位置調(diào)節(jié)裝置連接，所述套筒結(jié)構(gòu)兩個開口端與所述L型空心方筒出光端的形狀及大小均匹配，所述三棱柱體設(shè)置于所述套筒結(jié)構(gòu)中，兩個所述L型空心方筒分別插入所述套筒結(jié)構(gòu)的兩開口端，并可沿所述套筒結(jié)構(gòu)的軸心方向滑動，所述套筒結(jié)構(gòu)側(cè)壁上具有靠近所述相機的第一孔，從兩個所述L型空心方筒出光端射出的兩路光線分別經(jīng)所述第一反光鏡和第二反光鏡反射后通過所述第一孔會聚于所述相機中。
[0009]進(jìn)一步地，所述多光路會聚裝置還包括第三反光鏡，每個所述L型空心方筒的轉(zhuǎn)角處均設(shè)有所述第三反光鏡，從所述L型空心方筒進(jìn)光端處射入的光經(jīng)過所述第三反光鏡反射后，從所述L型空心方筒出光端處射出。
[0010]進(jìn)一步地，所述套筒結(jié)構(gòu)包括直角底板、中間固定座和后板，所述后板與所述空間位置調(diào)節(jié)裝置連接，所述直角底板包括第一板和第二板，所述第一板與所述中間固定座相對設(shè)置，所述第二板與所述后板相對設(shè)置，所述后板、第一板、第二板和中間固定座圍成所述套筒結(jié)構(gòu)，所述中間固定座具有所述第一孔。
[0011]進(jìn)一步地，所述三棱柱體靠近所述第二板的一側(cè)固定有滑動塊，所述第二板具有沿所述三棱柱體的等腰直角三角形橫截面底邊上的垂直平分線延長線方向的條形孔，所述滑動塊具有探出所述條形孔的凸起塊，螺絲插入所述凸起塊，所述凸起塊與螺絲分別具有相匹配的內(nèi)螺紋與外螺紋，通過控制所述螺絲的松緊，使得所述凸起塊沿所述條形孔移動，進(jìn)而帶動所述三棱柱體相應(yīng)移動，或固定所述三棱柱體。
[0012]進(jìn)一步地，所述中間固定座的一側(cè)具有一沿所述套筒結(jié)構(gòu)軸心方向設(shè)置的條形凹槽，所述條形凹槽為T形槽，靠近所述中間固定座的所述L型空心方筒側(cè)壁具有探出該側(cè)壁相鄰兩側(cè)壁的邊緣部分，所述T形槽與所述側(cè)壁及其邊緣部分成卡槽連接。
[0013]進(jìn)一步地，每個所述光路成像通道均還包括矩形盒，兩個所述L型空心方筒的進(jìn)光端分別與所述矩形盒連接，所述矩形盒具有開口端，兩路光線分別經(jīng)兩個所述矩形盒的開口端進(jìn)入相應(yīng)的所述L型空心方筒的進(jìn)光端，每個所述光路成像通道均還包括圓筒，所述圓筒的一端與所述L型空心方筒的進(jìn)光端螺紋連接，其另一端與所述矩形盒螺紋連接。
[0014]進(jìn)一步地，所述矩形盒還具有弧形槽，所述多光路會聚裝置還包括第四反光鏡，每個所述矩形盒中均設(shè)有所述第四反光鏡，所述第四反光鏡沿所述弧形槽滑動。
[0015]進(jìn)一步地，所述多光路會聚裝置還包括相機固定筒，所述相機置于所述相機固定筒中，所述相機固定筒固定在所述中心固定座上，所述相機固定筒側(cè)壁上具有第三孔，用于調(diào)節(jié)相機進(jìn)光度和焦距，所述相機固定筒與第三孔相鄰的兩個側(cè)壁上具有至少一個緊定螺絲，用于緊定所述相機，所述相機固定筒與第三孔相對的側(cè)壁包括卡槽和相機固定板，所述相機固定板插入所述卡槽中。
[0016]進(jìn)一步地，所述多光路會聚裝置還包括減濾光固定閥和減濾光片盛放筒，所述減濾光固定閥固定在減濾光片盛放筒的一端，所述減濾光片盛放筒的另一端固定在所述中間固定座的第一孔上，經(jīng)所述三棱柱體反射的兩路光線依次經(jīng)所述減濾光片盛放筒、減濾光固定閥會聚于所述相機。
[0017]本發(fā)明還提供了一種等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，包括上述的多光路會聚裝置和空間位置調(diào)節(jié)裝置，所述空間位置調(diào)節(jié)裝置包括X方向調(diào)節(jié)桿、y方向調(diào)節(jié)桿和z方向調(diào)節(jié)桿，所述χ方向調(diào)節(jié)桿、y方向調(diào)節(jié)桿和z方向調(diào)節(jié)桿兩兩之間連接，焊槍和所述多光路調(diào)節(jié)裝置均與同一方向調(diào)節(jié)桿滑動連接。
[0018]本發(fā)明實施例提供了一種等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，其利用熔池正背面的兩個光路經(jīng)過多次反射最終會聚在同一個視野內(nèi)并被相機拍攝獲取圖像，實現(xiàn)單相機同時拍攝熔池正、背面圖像信息，最終獲取全面真實的焊接參數(shù)。提高了焊接圖像信息處理的效率，也可直觀進(jìn)行正面背面熔池的對比，為等離子弧焊接深入研究提供有力保障。此外，所述視覺傳感器成本低，信息處理效率高，實用性強，空間可調(diào)范圍大，裝配簡潔，并可實現(xiàn)與焊槍靈活裝配。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實施例提供的視覺傳感器整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實施例提供的多光路會聚裝置平面圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實施例提供的多光路會聚裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖4為本發(fā)明實施例提供的中間固定座結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為本發(fā)明實施例提供的中間固定座剖面圖；
[0024]圖6為本發(fā)明實施例提供的三棱柱體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7為本發(fā)明實施例提供的三棱柱體裝配圖。
[0026]其中，1:相機固定筒，2:減濾光固定閥，3:反光鏡卡槽，4:直角底板，5:后板，6:圓筒，7:弧形槽，8:第四反光鏡，9:L型空心方筒，10:減濾光片盛放筒，11:中間固定座，12:三棱柱體，13:矩形盒，14:x方向調(diào)節(jié)桿，15:y方向調(diào)節(jié)桿，16:z方向調(diào)節(jié)桿，41:第一板，42:第二板，91:第一 L型空心方筒，92:第二 L型空心方筒，101:第三孔，102:相機固定板，111:第一孔，112:T型槽，113:第二孔，121:三棱柱體腰部，122:滑動塊，123:凸起塊。

【具體實施方式】
[0027]下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行更詳細(xì)的描述。根據(jù)下列描述和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，包括多光路會聚裝置和空間位置調(diào)節(jié)裝置，所述空間位置調(diào)節(jié)裝置用于帶動所述多光路會聚裝置在空間進(jìn)行六自由度移動，用于實現(xiàn)空間三維的粗調(diào)節(jié)，如圖2和圖3所示，所述多光路會聚裝置包括連接機構(gòu)、相機、和兩個光路成像通道，多光路會聚裝置可以實現(xiàn)雙光路的會聚、窄空間拍攝正面和空間位置的精調(diào)節(jié)，兩個所述光路成像通道均設(shè)置在所述連接機構(gòu)上，并通過所述連接機構(gòu)與所述空間位置調(diào)節(jié)裝置連接，兩個所述光路成像通道的進(jìn)光端分別對準(zhǔn)熔池的正、背面，其出光端將接收到的兩路光會聚于所述相機，在本實施例中，所述相機為工業(yè)相機。
[0029]兩個所述光路成像通道對稱設(shè)置，每一個所述光路成像通道均包括一個L型空心方筒9，L型空心方筒9包括第一 L型空心方筒91和第二 L型空心方筒92，兩個所述L型空心方筒9的出光端相對設(shè)置，即第一 L型空心方筒91和第二 L型空心方筒92出光端相對設(shè)置。L型空心方筒9的出光端即為光路成像通道的出光端，L型空心方筒9的進(jìn)光端即為光路成像通道的進(jìn)光端。
[0030]所述多光路會聚裝置還包括三棱柱體12，所述三棱柱體12設(shè)置于兩個所述光路成像通道的出光端之間，所述三棱柱體12的橫截面為等腰直角三角形，其兩腰部121設(shè)置有對稱的第一反光鏡和第二反光鏡，從兩個所述光路成像通道分別出射至所述第一反光鏡和第二反光鏡上的兩路光線在反射后會聚于所述相機。
[0031]所述連接機構(gòu)為一中空設(shè)置的套筒結(jié)構(gòu)，所述套筒結(jié)構(gòu)的一側(cè)與所述空間位置調(diào)節(jié)裝置連接，所述套筒結(jié)構(gòu)兩個開口端與所述L型空心方筒9出光端的形狀及大小均匹配，所述三棱柱體12設(shè)置于所述套筒結(jié)構(gòu)中，兩個所述L型空心方筒9分別插入所述套筒結(jié)構(gòu)的兩開口端，并可沿所述套筒結(jié)構(gòu)的軸心方向滑動，避免了外界光線進(jìn)入到多光路會聚裝置內(nèi)部造成干擾，所述套筒結(jié)構(gòu)側(cè)壁上具有靠近所述相機的第一孔111，從兩個所述L型空心方筒9出光端射出的兩路光線分別經(jīng)所述第一反光鏡和第二反光鏡反射后通過所述第一孔111會聚于所述相機中。
[0032]所述多光路會聚裝置還包括第三反光鏡，每個所述L型空心方筒9的轉(zhuǎn)角處均設(shè)有所述第三反光鏡，第三反光鏡固定在反光鏡卡槽3中，且反光鏡卡槽3的傾斜角度為45度，從所述L型空心方筒9進(jìn)光端處射入的光經(jīng)過所述第三反光鏡反射后，從所述L型空心方筒9出光端處射出，第三反光鏡包括第五反光鏡和第六反光鏡共兩個反光鏡,第五反光鏡與第一反光鏡平行設(shè)置，第六反光鏡與第二反光鏡平行設(shè)置。
[0033]所述套筒結(jié)構(gòu)包括直角底板4、中間固定座11和后板5，所述后板5與所述空間位置調(diào)節(jié)裝置連接，在本實施例中，后板5設(shè)有三個通孔，通過螺絲穿過該穿孔將后板5固定在空間位置調(diào)節(jié)裝置上，松動該螺絲，可使得后板5沿空間位置調(diào)節(jié)裝置滑動，進(jìn)一步帶動所述多光路會聚裝置相應(yīng)滑動，所述直角底板4包括第一板41和第二板42，所述第一板41與所述中間固定座11相對設(shè)置，所述第二板42與所述后板5相對設(shè)置,所述后板5、第一板41、第二板42和中間固定座11圍成所述套筒結(jié)構(gòu)，如圖4所示，所述中間固定座11具有所述第一孔111。
[0034]如圖6和圖7所示，所述三棱柱體12靠近所述第二板的一側(cè)固定有滑動塊122，所述第二板具有沿所述三棱柱體12的等腰直角三角形橫截面底邊上的垂直平分線延長線方向的條形孔，所述滑動塊122具有探出所述條形孔的凸起塊123，螺絲插入所述凸起塊123，所述凸起塊123與螺絲分別具有相匹配的內(nèi)螺紋與外螺紋，通過控制所述螺絲的松緊，使得所述凸起塊123沿所述條形孔移動，進(jìn)而帶動所述三棱柱體12相應(yīng)移動，或固定所述三棱柱體12。
[0035]如圖5所示,所述中間固定座11的一側(cè)具有一沿所述套筒結(jié)構(gòu)軸心方向設(shè)置的條形凹槽，所述條形凹槽為T形槽112，靠近所述中間固定座11的所述L型空心方筒9側(cè)壁具有探出該側(cè)壁相鄰兩側(cè)壁的邊緣部分，所述T形槽112與所述側(cè)壁及其邊緣部分成卡槽連接并緊配，中間固定座11起到滑動導(dǎo)軌的作用，所述L型空心方筒9可以沿著所述中間固定座11滑動。
[0036]所述中間固定座11上還具有第二孔113，緊定螺絲穿入所述第二孔113，以緊定所述中間固定座11。
[0037]每個所述光路成像通道均還包括矩形盒13，兩個所述L型空心方筒9的進(jìn)光端分別與所述矩形盒13連接，所述矩形盒13具有開口端，兩路光線分別經(jīng)兩個所述矩形盒13的開口端進(jìn)入相應(yīng)的所述L型空心方筒9的進(jìn)光端。
[0038]每個所述光路成像通道均還包括圓筒6，所述圓筒6的一端與所述L型空心方筒9的進(jìn)光端螺紋連接，其另一端與所述矩形盒13螺紋連接，圓筒6與矩形盒13的連接可使得末端矩形盒13進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)，以捕捉進(jìn)光位置，與L型方筒9連接的圓筒6還可以用來調(diào)節(jié)矩形盒13與L型方筒9之間的距離。
[0039]所述矩形盒13還具有弧形槽7，所述多光路會聚裝置還包括第四反光鏡，每個所述矩形盒13中均設(shè)有所述第四反光鏡，所述第四反光鏡沿所述弧形槽7滑動，在本實施例中，弧形槽7的設(shè)置增加了光路會聚的柔性調(diào)節(jié)，最終使得每一路入射光均經(jīng)過三次反射進(jìn)入到相機攝像頭中。
[0040]兩個所述矩形盒13的開口端均設(shè)置有玻璃卡槽，玻璃置于所述玻璃卡槽。
[0041]所述多光路會聚裝置還包括相機固定筒1，所述相機置于所述相機固定筒I中，所述相機固定筒I固定在所述中心固定座11上。
[0042]所述相機固定筒I側(cè)壁上具有第三孔101，用于調(diào)節(jié)相機進(jìn)光度和焦距，所述相機固定筒I與第三孔101相鄰的兩個側(cè)壁上具有至少一個緊定螺絲，用于緊定所述相機，所述相機固定筒與第三孔相對的側(cè)壁包括卡槽和相機固定板102，所述相機固定板102插入所述卡槽中。
[0043]所述多光路會聚裝置還包括可方便拆卸的減濾光系統(tǒng)，減濾光系統(tǒng)包括減濾光固定閥2和減濾光片盛放筒10,減光片和濾光片放直在減濾光片盛放筒10中，所述減濾光固定閥2固定在減濾光片盛放筒10的一端，所述減濾光片盛放筒10的另一端固定在所述中間固定座11的第一孔111上，并與第一孔111緊配，減濾光固定閥2和減濾光片盛放筒10均為緊配設(shè)計，可以自由抽取，以便于更換減光片和濾光片，節(jié)省了焊接圖像前期準(zhǔn)備工作的時間，經(jīng)所述三棱柱體12反射的兩路光線依次經(jīng)所述減濾光片盛放筒10、減濾光固定閥會聚于所述相機。
[0044]此外，所述空間位置調(diào)節(jié)裝置包括χ方向調(diào)節(jié)桿14、y方向調(diào)節(jié)桿15和z方向調(diào)節(jié)桿16,所述χ方向調(diào)節(jié)桿14、y方向調(diào)節(jié)桿15和z方向調(diào)節(jié)桿16兩兩之間連接,焊槍和所述多光路調(diào)節(jié)裝置均與同一方向調(diào)節(jié)桿滑動連接，以保證多光路會聚裝置與焊槍同時移動。
[0045]所述χ方向調(diào)節(jié)桿14、y方向調(diào)節(jié)桿15和z方向調(diào)節(jié)桿16兩兩之間均通過直角工件固定，以使整個視覺傳感器裝置在隨著焊槍移動過程中不致晃動，且在本實施例中，X方向調(diào)節(jié)桿15、y方向調(diào)節(jié)桿16和z方向調(diào)節(jié)桿17這三個調(diào)節(jié)桿具有公共連接端。
[0046]所述L型空心方筒、三棱柱體、滑動塊、減濾光片盛放筒、減濾光固定閥、圓筒、矩形盒、相機固定筒和空間位置調(diào)節(jié)裝置可采用鋁合金材料、鋼材或塑料，但不限于這幾種材料，在本實施例中，其均采用鋁合金材料。
[0047]上述方形盒、圓筒6、L型方筒12、直角底板4和后板5的裝配均保證封閉設(shè)計，以防止外界弧光的干擾。
[0048]綜上，通過將焊槍與多光路會聚裝置連接在空間位置調(diào)節(jié)裝置的同一方向連接桿上，實現(xiàn)了焊槍與多光路會聚裝置同時移動的功能，且空間位置調(diào)節(jié)裝置實現(xiàn)了視覺傳感器的粗調(diào)節(jié)。此外，兩個光路成像通道均經(jīng)三次反射后最終會聚在一個視野內(nèi)，兩個光路成像通道分別設(shè)有五個可調(diào)系統(tǒng)，五個可調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)了多光路會聚裝置的精細(xì)調(diào)節(jié)，這五個可調(diào)系統(tǒng)包括:L型方筒9沿中間固定座11的T型槽112的滑動系統(tǒng)、凸起塊123沿條形孔滑動進(jìn)而帶動三棱柱體12的滑動系統(tǒng)、圓筒6沿L型方筒9進(jìn)光端光路方向的滑動系統(tǒng)、矩形形盒13的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及矩形盒13內(nèi)第四反光鏡沿弧形槽7的滑動系統(tǒng)。L型方筒9沿中間固定座的T型槽滑動系統(tǒng)、圓筒6沿L型方筒9進(jìn)光端光路方向的滑動系統(tǒng)可用來調(diào)節(jié)光線在L型方筒12支路的傳播距離，凸起塊123沿條形孔滑動進(jìn)而帶動三棱柱體12的滑動系統(tǒng)、矩形盒13內(nèi)第四反光鏡沿弧形槽7的滑動系統(tǒng)實現(xiàn)了光路會聚的柔性調(diào)節(jié)，矩形形盒13的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)了對熔池正、反面的對準(zhǔn)。
[0049]本發(fā)明實施例提供了一種等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，其利用熔池正背面的兩個光路經(jīng)過多次反射最終會聚在同一個視野內(nèi)并被相機拍攝獲取圖像，實現(xiàn)單相機同時拍攝熔池正、背面圖像信息，最終獲取全面真實的焊接參數(shù)。提高了焊接圖像信息處理的效率，也可直觀進(jìn)行正、背面熔池的對比，為等離子弧焊接深入研究提供有力保障。此外，所述視覺傳感器成本低，信息處理效率高，實用性強，空間可調(diào)范圍大，裝配簡潔，并可實現(xiàn)與焊槍靈活裝配。
[0050]上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不對本發(fā)明起到任何限制作用。任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)，對本發(fā)明揭露的技術(shù)方案和技術(shù)內(nèi)容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的內(nèi)容，仍屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，其特征在于，包括多光路會聚裝置和空間位置調(diào)節(jié)裝置，所述空間位置調(diào)節(jié)裝置用于帶動所述多光路會聚裝置在空間進(jìn)行六自由度移動，所述多光路會聚裝置包括連接機構(gòu)、相機和兩個光路成像通道，兩個所述光路成像通道均設(shè)置在所述連接機構(gòu)上，并通過所述連接機構(gòu)與所述空間位置調(diào)節(jié)裝置連接，兩個所述光路成像通道的進(jìn)光端分別對準(zhǔn)熔池的正、反面，其出光端將接收到的兩路光會聚于所述相機。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，其特征在于，兩個所述光路成像通道對稱設(shè)置，每一個所述光路成像通道均包括一個L型空心方筒，兩個所述L型空心方筒的出光端相對設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，其特征在于，所述多光路會聚裝置還包括三棱柱體，所述三棱柱體設(shè)置于兩個所述光路成像通道的出光端之間，所述三棱柱體的橫截面為等腰直角三角形，其兩腰部設(shè)置有對稱的第一反光鏡和第二反光鏡，從兩個所述光路成像通道分別出射至所述第一反光鏡和第二反光鏡上的兩路光線在反射后會聚于所述相機。
4.如權(quán)利要求3所述的等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，其特征在于，所述連接機構(gòu)為一中空設(shè)置的套筒結(jié)構(gòu)，所述套筒結(jié)構(gòu)的一側(cè)與所述空間位置調(diào)節(jié)裝置連接，所述套筒結(jié)構(gòu)兩個開口端與所述L型空心方筒出光端的形狀及大小均匹配，所述三棱柱體設(shè)置于所述套筒結(jié)構(gòu)中，兩個所述L型空心方筒分別插入所述套筒結(jié)構(gòu)的兩開口端，并可沿所述套筒結(jié)構(gòu)的軸心方向滑動，所述套筒結(jié)構(gòu)側(cè)壁上具有靠近所述相機的第一孔，從兩個所述L型空心方筒出光端射出的兩路光線分別經(jīng)所述第一反光鏡和第二反光鏡反射后通過所述第一孔會聚于所述相機中。
5.如權(quán)利要求4所述的等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，其特征在于，所述多光路會聚裝置還包括第三反光鏡，每個所述L型空心方筒的轉(zhuǎn)角處均設(shè)有所述第三反光鏡，從所述L型空心方筒進(jìn)光端處射入的光經(jīng)過所述第三反光鏡反射后，從所述L型空心方筒出光端處射出。
6.如權(quán)利要求4所述的等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，其特征在于，所述套筒結(jié)構(gòu)包括直角底板、中間固定座和后板，所述后板與所述空間位置調(diào)節(jié)裝置連接，所述直角底板包括第一板和第二板，所述第一板與所述中間固定座相對設(shè)置，所述第二板與所述后板相對設(shè)置，所述后板、第一板、第二板和中間固定座圍成所述套筒結(jié)構(gòu)，所述中間固定座具有所述第一孔。
7.如權(quán)利要求6所述的等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，其特征在于，所述三棱柱體靠近所述第二板的一側(cè)固定有滑動塊，所述第二板具有沿所述三棱柱體的等腰直角三角形橫截面底邊上的垂直平分線延長線方向的條形孔，所述滑動塊具有探出所述條形孔的凸起塊，螺絲插入所述凸起塊，所述凸起塊與螺絲分別具有相匹配的內(nèi)螺紋與外螺紋，通過控制所述螺絲的松緊，使得所述凸起塊沿所述條形孔移動，進(jìn)而帶動所述三棱柱體相應(yīng)移動，或固定所述三棱柱體。
8.如權(quán)利要求7所述的等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，其特征在于，所述中間固定座的一側(cè)具有一沿所述套筒結(jié)構(gòu)軸心方向設(shè)置的條形凹槽，所述條形凹槽為T形槽，靠近所述中間固定座的所述L型空心方筒側(cè)壁具有探出該側(cè)壁相鄰兩側(cè)壁的邊緣部分，所述T形槽與所述側(cè)壁及其邊緣部分成卡槽連接。
9.如權(quán)利要求3所述的等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，其特征在于，每個所述光路成像通道均還包括矩形盒，兩個所述L型空心方筒的進(jìn)光端分別與所述矩形盒連接，所述矩形盒具有開口端，兩路光線分別經(jīng)兩個所述矩形盒的開口端進(jìn)入相應(yīng)的所述L型空心方筒的進(jìn)光端，每個所述光路成像通道均還包括圓筒，所述圓筒的一端與所述L型空心方筒的進(jìn)光端螺紋連接，其另一端與所述矩形盒螺紋連接。
10.如權(quán)利要求9所述的等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，其特征在于，所述矩形盒還具有弧形槽，所述多光路會聚裝置還包括第四反光鏡，每個所述矩形盒中均設(shè)有所述第四反光鏡，所述第四反光鏡沿所述弧形槽滑動。
11.如權(quán)利要求6所述的等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，其特征在于，所述多光路會聚裝置還包括相機固定筒，所述相機置于所述相機固定筒中，所述相機固定筒固定在所述中心固定座上，所述相機固定筒側(cè)壁上具有第三孔，用于調(diào)節(jié)相機進(jìn)光度和焦距，所述相機固定筒與第三孔相鄰的兩個側(cè)壁上具有至少一個緊定螺絲，用于緊定所述相機，所述相機固定筒與第三孔相對的側(cè)壁包括卡槽和相機固定板，所述相機固定板插入所述卡槽中。
12.如權(quán)利要求6所述的等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，其特征在于，所述多光路會聚裝置還包括減濾光固定閥和減濾光片盛放筒，所述減濾光固定閥固定在減濾光片盛放筒的一端，所述減濾光片盛放筒的另一端固定在所述中間固定座的第一孔上，經(jīng)所述三棱柱體反射的兩路光線依次經(jīng)所述減濾光片盛放筒、減濾光固定閥會聚于所述相機。
13.一種等離子焊雙面熔池圖像采集的視覺傳感器，包括如權(quán)利要求1-12任一項所述的多光路會聚裝置和空間位置調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述空間位置調(diào)節(jié)裝置包括X方向調(diào)節(jié)桿、y方向調(diào)節(jié)桿和z方向調(diào)節(jié)桿,所述X方向調(diào)節(jié)桿、y方向調(diào)節(jié)桿和z方向調(diào)節(jié)桿兩兩之間連接，焊槍和所述多光路調(diào)節(jié)裝置均與同一方向調(diào)節(jié)桿滑動連接。
【文檔編號】B23K15/06GK104325234SQ201410547179
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】陳路路, 吳頔, 陳華斌, 陳云霞, 林濤, 陳善本 申請人:上海交通大學(xué)